Votre AlN est-il résistant à l’hydrolyse ?

Les céramiques AlN présentent une excellente isolation, une conductivité thermique élevée, une résistance supérieure aux hautes températures, une résistance à la corrosion et un coefficient de dilatation thermique comparable à celui du silicium. Elles constituent donc un matériau idéal de dissipation thermique et d'encapsulation pour les circuits intégrés de nouvelle génération à grande échelle, les modules semi-conducteurs et les dispositifs haute puissance. Poudre d'AlN—la matière première pour la production céramiques AlN haute température— est très sensible à l'hydrolyse. Cela complique non seulement son transport et son stockage, mais surtout, réduit sa teneur en azote après hydrolyse, dégradant ainsi considérablement les performances des céramiques d'AlN finales. De plus, l'instabilité hydrolytique de la poudre d'AlN freine le développement de procédés de formage à base d'eau pour produits céramiques industriels AlN.

La sensibilité à l'hydrolyse de la poudre d'AlN est donc devenue le principal obstacle à son application généralisée. Surmonter ce problème et améliorer la résistance à l'hydrolyse de la poudre pour la rendre adaptée au formage humide à l'eau est devenu un axe de recherche clé dans le domaine des céramiques d'AlN ces dernières années.

Mécanisme d'hydrolyse

Les conditions et les produits de l'hydrolyse de la poudre d'AlN varient légèrement selon les études. Certains chercheurs suggèrent que la poudre réagit d'abord avec l'eau pour former de l'AlOOH amorphe et de l'ammoniac. L'ammoniac réagit ensuite avec l'eau pour produire de l'OH⁻, augmentant ainsi le pH de la solution. Dans certaines conditions de température et d'acidité, l'AlOOH réagit à nouveau avec l'eau pour former de l'Al(OH)₃.

Comment déterminer si l’AlN s’est hydrolysé ?

Étant donné que l'hydrolyse génère du gaz ammoniac, qui s'ionise en NH₄⁺ et OH⁻ dans l'eau, le pH de la solution change, faisant du pH un indicateur clé de l'étendue de l'hydrolyse.

De plus, la DRX peut être utilisée pour l'analyse de phase avant et après hydrolyse afin d'identifier qualitativement de nouvelles phases et d'évaluer les produits/degrés d'hydrolyse. Le MEB révèle les modifications morphologiques des particules d'AlN, fournissant des informations qualitatives sur la progression de l'hydrolyse. Le MET, au-delà de l'analyse morphologique, permet d'examiner la structure cristalline des produits d'hydrolyse. L'hydrolyse consommant de la poudre d'AlN (par libération d'ammoniac), la mesure de la perte de masse de la poudre avant et après hydrolyse est une autre mesure essentielle.

Comment atténuer l’hydrolyse de l’AlN ?

La suppression de l’hydrolyse implique généralement de recouvrir les particules d’AlN d’une couche protectrice – par liaison chimique ou adsorption physique – pour les isoler de l’eau.

Les principales méthodes comprennent :

1. Modification de surface de l'AlN——Modification chimique de surface

Cette approche réagit chimiquement Particules d'AlN avec des modificateurs pour former une couche de passivation, améliorant les propriétés de surface.

Les techniques comprennent :

1Modification de l'agent de couplage

②Modification par copolymérisation par greffage

③Modification de l'oxydation de surface

④Modification du tensioactif

2. Traitement de surface AlN——Traitement de revêtement physique de surface

(1) Revêtement en phase liquide

Des modificateurs sont ajoutés à une suspension de poudre d'AlN, formant un revêtement par agitation mécanique. Le revêtement adhère par adsorption ou force de van der Waals, sans réaction chimique.

(2) Revêtement par dépôt en phase vapeur

Utilisation de la sublimation de matériaux (par exemple, SiO), chauffés pour se déposer sur des particules d'AlN, améliorant ainsi la résistance à l'hydrolyse. Par exemple, la poudre de SiO est sublimée dans un creuset en Al₂O₃ contenant de la poudre d'AlN, du feutre de carbone et des plaques de graphite, formant ainsi une couche protectrice.

Alternativement, des modificateurs acides forts peuvent être mélangés à la poudre d'AlN par broyage mécanique à billes. Cette méthode évite les températures élevées, offre une bonne reproductibilité et améliore considérablement la résistance à l'hydrolyse, tout en améliorant la dispersion et la stabilité dans l'eau, ce qui est avantageux pour la préparation de barbotines céramiques d'AlN à haute teneur en solides.

Résumé

Bien que toutes les méthodes améliorent la résistance à l’hydrolyse de la poudre d’AlN, chacune présente des limites.

Par exemple:

La poudre d'AlN de qualité céramique requiert une grande pureté. Les revêtements à base de silicium (par exemple, à base de silane) peuvent introduire des impuretés lors du frittage, réduisant ainsi la conductivité thermique. Dans ce cas, les acides organiques ou l'oxydation thermique sont privilégiés.

Les matériaux d'interface thermique (TIM) nécessitent une compatibilité avec les huiles/gels de silicone pour une charge de charge élevée et une uniformité,Les traitements à base de silane sont plus adaptés.

La combinaison de plusieurs méthodes de modification peut donner des résultats supérieurs.

À propos de Xiamen Juci Technology Co., Ltd.

Xiamen Juci Technology Co., Ltd. est une entreprise de haute technologie spécialisée dans la recherche, le développement, la production et la vente de matériaux AlN hautes performancesEn tant que leader Poudre d'AlN fournisseursL'entreprise s'engage à fournir des produits et solutions de haute qualité en nitrure d'aluminium pour des secteurs tels que l'électronique, les semi-conducteurs et l'aérospatiale. Xiamen Juci Technology Co., Ltd. peut résoudre efficacement le problème d'hydrolyse de l'AlN. Grâce à une qualité et un service exceptionnels, Xiamen Juci a gagné la confiance de ses clients du monde entier.

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